Металлические уплотнительные кольца широко используются в условиях высокого давления, высоких температур и агрессивных сред, особенно в нефтяной, газовой, химической и аэрокосмической промышленности. Выбор материала уплотнительного кольца напрямую влияет на производительность, срок службы и возможности применения уплотнения. Различные металлические материалы имеют свои собственные характеристики, а также различия в производительности, стоимости, окружающей среде и т. д. В этой статье будет проведено подробное сравнение распространенных материалов металлических уплотнительных колец и проанализированы их преимущества, недостатки и области применения.
1. Обычные материалы металлических уплотнительных колец.
Нержавеющая сталь
Репрезентативные сорта: 304, 316, 321, 410, 430 и т. д.
Характеристики производительности:
Коррозионная стойкость: нержавеющая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью и особенно подходит для влажной среды и некоторых слабых кислот и слабощелочных сред. Поскольку нержавеющая сталь 316 содержит молибден, она обладает более высокой коррозионной стойкостью и подходит для морской воды и хлорсодержащих сред.
Механическая прочность: материал из нержавеющей стали обладает хорошей прочностью и твердостью, выдерживает высокое давление и температуру и особенно подходит для герметизации среднего и высокого давления.
Устойчивость к высоким температурам: нержавеющая сталь сохраняет хорошие механические свойства при высоких температурах и подходит для работы в условиях высоких температур от 200°C до 800°C.
Случаи применения:
Трубы и клапаны в химическом оборудовании
Оборудование для пищевой промышленности
Трубопроводные системы высокого давления в нефтегазовой отрасли
Углеродистая сталь
Репрезентативные сорта: A105, C1020, Q235 и т. д.
Характеристики производительности:
Высокая прочность: углеродистая сталь обладает высокой прочностью и подходит для применения под высоким давлением, но имеет относительно низкую коррозионную стойкость и обычно требует нанесения гальванического или защитного покрытия.
Плохая термостойкость: углеродистая сталь склонна к окислению при высоких температурах и, как правило, не пригодна для длительного воздействия высокотемпературных сред.
Низкая стоимость: по сравнению с другими легированными материалами углеродистая сталь имеет более низкую стоимость, хорошую экономичность и подходит для массового производства.
Случаи применения:
Применение уплотнений в общепромышленном оборудовании и машинах.
Используется в нефте- и газопроводах с низкими требованиями к коррозии.
Системы высокого давления при низких или нормальных температурах
Медные сплавы
Представительные марки: латунь (Н62, Н70), бронза, алюминиевая бронза.
Характеристики производительности:
Хорошая теплопроводность: медный сплав обладает отличной теплопроводностью и часто используется в оборудовании, требующем быстрого отвода тепла.
Коррозионная стойкость: Медь и ее сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, особенно в морской среде.
Эластичность и износостойкость: некоторые медные сплавы, такие как алюминиевая бронза, обладают хорошей эластичностью и износостойкостью и подходят для использования в качестве динамических уплотнений.
Мягкое уплотнение: уплотнительное кольцо из медного сплава относительно мягкое и может эффективно адаптироваться к неровным уплотнительным поверхностям, обеспечивая хороший уплотняющий эффект.
Случаи применения:
Уплотнения на судах и морском оборудовании
Герметизация и проводящие применения в электрооборудовании
Уплотнения в вакуумных системах
Никелевые сплавы
Типичные марки: Инконель 600, Инконель 625, Монель 400.
Характеристики производительности:
Отличная устойчивость к высоким температурам: сплавы на основе никеля могут сохранять стабильные механические свойства и стойкость к окислению при температурах до более 1000°C.
Сильная коррозионная стойкость: материалы из сплавов на основе никеля обладают превосходной коррозионной стойкостью в сильной кислоте, сильной щелочи и высокотемпературных окислительных средах, особенно в серной кислоте, соляной кислоте и других агрессивных газах.
Высокая механическая прочность: сплавы на основе никеля обладают высоким пределом текучести и прочностью на растяжение, что делает их пригодными для уплотнений в условиях высоких напряжений.
Случаи применения:
Оборудование с высокой температурой и высоким давлением, такое как котлы, турбины и оборудование атомной промышленности.
Трубопроводы и оборудование для агрессивных сред, используемые в химической и нефтяной промышленности.
Герметизация в условиях высоких температур, например, в авиационно-космических двигателях и газовых турбинах.
Титановые сплавы
Представительский бренд: Ти-6Ал-4В.
Характеристики производительности:
Высокое соотношение прочности к весу: титановые сплавы имеют чрезвычайно высокое соотношение прочности к весу, что делает их легкими, но прочными, что делает их идеальными для отраслей, чувствительных к весу, таких как аэрокосмическая промышленность.
Коррозионная стойкость: Титановый сплав обладает превосходной стойкостью к коррозии в морской воде и химической коррозии, особенно в хлоридных и сильно окисляющих средах.
Устойчивость к высоким температурам: титановый сплав может работать в условиях высоких температур (около 600°C) и сохранять хорошие механические свойства.
Более высокая стоимость: титановые сплавы стоят дороже и поэтому обычно используются в высокотехнологичных приложениях.
Случаи применения:
Уплотнительные компоненты в аэрокосмической промышленности
Герметизация глубоководного оборудования и морской техники
Трубы и оборудование, работающие в высокоагрессивных средах в нефтегазовой отрасли
Алюминиевые сплавы
Представительские марки: 6061, 7075 и т.д.
Характеристики производительности:
Легкий и высокопрочный: алюминиевый сплав легкий и подходит для применений со строгими требованиями к весу, таких как аэрокосмическая и автомобильная отрасли.
Умеренная коррозионная стойкость: коррозионная стойкость алюминиевых сплавов относительно хорошая, но не такая хорошая, как у нержавеющей стали и титановых сплавов. В агрессивных средах часто требуется окислительная обработка или защитное покрытие.
Плохая устойчивость к высоким температурам: устойчивость алюминиевого сплава к высоким температурам относительно слаба и не подходит для длительного воздействия высокотемпературных сред.
Случаи применения:
Легкие уплотнительные компоненты в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Применение уплотнений в общем оборудовании и машинах
Отвод тепла и герметизация электрооборудования
2. Сравнительная таблица характеристик материалов
Материал Коррозионная стойкость Устойчивость к высоким температурам Механическая прочность Герметизирующий эффект Стоимость Применимые условия окружающей среды
Нержавеющая сталь Отлично 200–800°C Высокая Хорошая Средняя Нефтяная, химическая промышленность, пищевая промышленность и т. д.
Углеродистая сталь Плохая 150–300°C Высокая Средняя Низкая Промышленное оборудование, нефте- и газопроводы низкого давления
Медный сплав Отлично 200–400 °C Средне Отлично Средне Морское судоходство, вакуумные системы, электроника и электротехника
Сплавы на основе никеля Отлично 600–1000°C Очень высокая Хорошая Высокая Оборудование для высоких температур и высокого давления, химическая промышленность, аэрокосмическая промышленность
Титановый сплав Отлично 300–600°C Высокая Хорошая Очень высокая Аэрокосмическая промышленность, морское оборудование, агрессивные среды
Алюминиевые сплавы Умеренная 150–300 °C Средняя Хорошая Низкая до умеренной Аэрокосмическая, автомобильная, электротехническая промышленность
3. Выбор материала для различных условий применения.
Среда с высокой температурой и высоким давлением. В условиях экстремально высоких температур и высокого давления, таких как газовые турбины и оборудование атомной промышленности, сплавы на основе никеля (такие как Инконель) являются материалами выбора, поскольку они могут сохранять превосходную прочность и коррозионную стойкость при высоких температурах и высоком давлении. температуры.
Коррозионностойкая среда: для химической промышленности или морской среды титановые и медные сплавы особенно подходят для уплотнений в хлорсодержащих, сильнокислых и щелочных средах благодаря своей превосходной коррозионной стойкости.
Среда с низкой и нормальной температурой: Уплотнительные кольца из углеродистой стали подходят для оборудования, работающего при нормальных или низких температурах, особенно в экономичных применениях.